CC BY
0UO'K: 621.1
" 10.70769/3030-3214. SRT.2.4-1.2024.8
PIROLIZ REAKTORINING QOVURG'ALI SIRTI ORQALI ISSIQLIK UZATISH SAMARADORLIGINI HISOBLASH
Uzoqov G'ulom Norboyevich
Rustamov Suhrob Shuhrat o'g'li
Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti professori, t.f.d., Qarshi, O'zbekiston E-mail: uzoqov66@mail. ru
Buxoro muhandislik-texnologiya instituti assistenti, Buxoro, O 'zbekiston E-mail: suxrob-zam@mail. ru ORCID ID: 0009-0007-2734-9922
ORCIDID: 0009-0005-7386-8075
Annotatsiya. Ushbu maqolada biomassani piroliz usulida termik qayta ishlash qurilmasining issiqlik parametrlari hisoblangan. Shuningdek, piroliz jarayonidagi 500-600°C haroratdagi tutun gazining chiqib ketishida, piroliz reaktoridagi qovurg'ali sirtlardagi harakati va reaktor tashqi devoridagi suv qozoniga ko'rsatadigan ta'siri o'rganilgan. Bioreaktor "quvurdagi quvur" tipida yasalgan bo'lib, uning ichki quvurida biomassaning pirolizi sodir bo'ladi va tashqi quvurda suv atrof-muhitga yo'qotiladigan issiqlik hisobiga isitiladi. Shu bilan birga, reaktorning ichki quvuri biomassani termal qayta ishlab gazsimon yoqilg'i olish imkonini beradi, qozonning tashqi quvuridagi issiqlik esa iste 'molchilarni isitish tizimini issiq suv bilan ta'minlash muammosini hal qiladi. Taklif qilingan qurilma qishloq xo'jalik biomassa chiqindilarini termik qayta ishlab, avtonom iste 'molchilarni bir vaqtda muqobil yoqilg'ilar hamda issiqlik energiyasi bilan ta'minlash imkonini beradi.
Kalit so'zlar: reaktor, biomassa, qovurg 'ali sirt, tutun gazi, suv, issiqlik uzatish, oqim.
РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ РЕБРИСТУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ПИРОЛИЗНОГО РЕАКТОРА
Аннотация. В данной статье рассчитаны тепловые параметры установки термической переработки пиролиза биомассы. Также исследовано течение дымовых газов с температурой 500-600°С в процессе пиролиза, его движение по ребристым поверхностям реактора пиролиза, воздействие на водогрейный котел на внешней стенке реактора. Биореактор выполнен по типу «труба в трубе», в его внутренней трубе происходит пиролиз биомассы, а во внешней трубе происходит нагрев воды за счет тепла, теряемого в окружающую среду. При этом внутренняя труба реактора позволяет получать газообразное топливо путем термической переработки биомассы, а тепло во внешней трубе котла решает задачу обеспечения потребителей горячей водой в системе отопления. Предлагаемое устройство термически перерабатывает отходы сельскохозяйственной биомассы и обеспечивает автономных потребителей тремя видами альтернативного топлива и тепловой энергией одновременно.
Ключевые слова: реактор, биомасса, ребристая поверхность, дымовые газы, вода, теплообмен, поток.
Узаков Гулом Норбоевич
Рустамов Сухроб Шухрат угли
д.т.н., проф.-Каршинского инженерно-экономического института, Карши, Узбекистан
Ассистент Бухарский инженерно-технологический института, Бухара, Узбекистан
I36
CALCULATION OF THE EFFICIENCY OF HEAT TRANSFER THROUGH THE RIBBED SURFACE OF THE PYROLYSIS REACTOR
Uzakov Gulom Norboevich Rustamov Suhrob Shuhrat ogli
DcS, prof. of Karshi Engineering-Economics Institute, Assistant of Bukhara Engineering Technology Institute,
Karshi, Uzbekistan Bukhara, Uzbekistan
Abstract. In this article, the thermal parameters of the biomass pyrolysis thermal processing device were calculated. Also, the flow of flue gas at a temperature of 500-600 °C during the pyrolysis process, its movement on the ribbed surfaces of the pyrolysis reactor, and its effect on the water boiler on the outer wall of the reactor were studied. The bioreactor is made of the "pipe in a pipe" type, pyrolysis of biomass takes place in its inner pipe, and water is heated in the outer pipe due to the heat lost to the environment. At the same time, the internal pipe of the reactor allows obtaining gaseous fuel by thermal processing of biomass, and the heat in the external pipe of the boiler solves the problem of providing consumers with hot water in the heating system. The proposed device thermally processes agricultural biomass waste and provides autonomous consumers with alternative fuels and thermal energy at the same time. Keywords: reactor, biomass, ribbed surface, flue gas, water, heat transfer, flow.
Kirish. Jahonda hozirgi kunda energiya tejamkor texnologiyalardan foydalanish, istemol-chilarni avtonom energiya ta'minoti bilan ta'min-lash hamda energetika tizimi ishonchliligini oshirirish zarur muammolardan biri hisoblanadi. Rivojlanayotgan taraqqiyot davrida tabiiy resurs-larning kamayib borishi va ularni qazib olish, tashish, istemolchilarga yetkazib berish ishlari dunyo miqyosida global muammolardan biri hisoblanadi. Energetika muammolarini hal etadigan ye-chimlar yangi texnologiyalarni joriy etish, biomas-sadan olinadigan yangi turdagi yoqilg'i turlarini ishlab chiqish va bioenergiya yo'nalishini rivojlan-tirish hisoblanadi [1]. Mamlakatimizda ishlab chiqarilayotgan energiyaning asosiy qismi tabiiy resurslarni yoqish orqali amalga oshiriladi. Ushbu yoqilg'ilarni tejash, kelajak avlodga yetkazish masalalari ko'plab olimlar o'rtasida bahs muno-zaraga sabab bo'lmoqda. Energetika sanoatida energetik yoqilg'ilarni arzon va xavfsiz ishlab chi-qarish utuvor yo'nalishlardan biri hisoblanadi [2]. Shu sababli energetik yoqilg'ilarni, qishloq xo'jaligi va sanoat chiqindilaridan ishlab chiqarish hozirgi zamon talabiga mos bo'ladi [3].
Adabiyotlar tahlili va mеtodlar. Ushbu sohadagi turli nazariy va amaliy masalalrga ko'p sonli ilmiy monografiyalar va maqolalar bag'ish-langan. Bioenergetik qurilmalardagi issiqlik balansini va issiqlik uzatish koeffitsiyentlarini tadqiqot qiish bo'yicha Sh.J.Imomov, G'.N.Uzoqov, R.M.Gabitov, R.T.Rabbimov,
S.K.Popov, M.A.Taymarov kabi olimlar tomonidan bir qancha tadqiqotlar o'tkazilgan va salmoqli natijalarga erishilgan.
Piroliz qurilmasi yordamida biomassadan muqobil yoqilg'ilar va issiqlik energiyasi ishlab chiqarish imkoni mavjud bo'lib, avtonom iste'-molchilarni energiya hamda yoqilg'i bilan ta'minlash uchun qurilma reaktor, kondensator, separator, adsorber, gazgolder, isitish batareyalari, ichki yonuv dvigatelli-elektrogenerator va saqlash idishini o'z ichiga olgan. Bioreaktor "quvurdagi quvur" tipida yasalgan bo'lib, uning ichki quvurida biomassaning pirolizi sodir bo'ladi va tashqi quvurda suv atrof-muhitga yo'qotiladigan issiqlik hisobiga isitiladi [11-12]. Shu bilan birga, reak-torning ichki quvuri biomassani termal qayta ishlab gazsimon yoqilg'i olish imkonini beradi [10]. Qozonning tashqi quvuridagi issiqlik esa iste'-molchilarni isitish tizimini issiq suv bilan ta'minlash muammosini hal qiladi [6]. Piroliz reaktori va suv quvuri oralig'i ya'ni reaktorning tashqi sirtida a burchak ostida qiyalashtirilgan parmasimon issiqlik yo'naltiruvchi plastinkalar o'rnatilgan bo'lib, bu sirtlar reaktorga berilayotgan haroratni maksimal saqlab qolish, tekis taqsimlash hamda tashqi muhitga yo'qotiladigan issiklikni kamaytirish vazifasini bajaradi 1-rasm.
Tadqiqotning maqsadi - piroliz reaktorining tashqi sirtida qo'shimcha qilingan qovurg'ali konstruksiyaning issiqlik uzatish jarayonidagi parametrlarga ta'sirini o'rganishdan iborat. Piroliz
reaktorining issiqlik - texnik parametrlari 1-jadvalda keltirilgan.
1-rasm. Takomillashtirilgan bioreaktorning konstruktiv tuzilishi.
Piroliz reaktorining issiqlik
1-jadval
Parametrlar Belgilanishi Qiymati
Tutun gazining kirish harorati t' L tut 500 + 600 °C
Tutun gazining chiqish harorati '' tut 180 + 160 °C
Suvning kirish harorati tsuv 30 °c
Suvning chiqish harorati t'' ^suv 90 °C
Tutun gazining sarfi Gtut m3 25 so at m3 = 0,007 —
Natijalar. Silindrsimon qovurg'ali sirt orqali devorning tashqi tomoni issiqlik oqimi, quyidagi formula bilan hisoblanadi [4].
Qq = kq• (tq — ts) • Fq (1)
bu yerda Qq qovurg'ali devor orqali uzatiladigan issiqlik oqimi, Vt;
tqva ts- issiq va sovuq suyuqliklar haroratlari , °C (K);
kq- qovurg'ali devor orqali issiqlik uzatish koeffitsiyenti, Vt / (m2 K);
Fq - quvurdagi qovurg'a yuzasi, m2. Qovurg'ali devor orqali issiqlik uzatish koeffitsiyenti quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi [4]:
1 (2)
Kq =
1
ai <p a2
Bu yerda a1 - quvurning tashqi qovurg'ali yuzasida issiqlik berish koeffitsiyenti , Vt/(m2 K); a2- quvurning ichki silliq yuzasida issiqlik
berish koeffitsiyenti, Vt / (m2 K); p
у = — >1 - qovurg'a koeffitsiyenti, Fq -p
qovurg'ali sirt maydoni, m2.
Piroliz reaktorining qovurg'ali sirt maydoni:
Fq=nd2(lq-Sq-N)+N-^-Si (3)
bu yerda d2 - qanotli trubaning tashqi diametri, m; dq - qovurg'a diametri, m;
Iq- qovurg'ali quvur uzunligi, m; N- qovurg'a soni; Sq - qovurg'a qalinligi, m.
Qovurg'ali quvurlarning ichki silliq yuzasining maydoni:
F = nd1 • lq (4)
bu yerda di - qanotli trubaning ichki diametri,
m.
issiqlik oqimi Q quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi [2]:
Q = Gtut • cPtut • tt'tut — ¿tut) (5)
bu yerda Gmt = vtut • Ptut tutun oqimining sarfi, kg/s;
Vtut - issiq tutuning hajmli oqim tezligi, m3 / s; Ptut - tutun gazining zichligi, kg/m3; Cptut -
tutun gazining issiqlik sig'imi, ;
kg К
Tutun gazining sarfini quyidagi tenglik orqali ham topish mumkin:
Gtu =
J t u t Ptut
Tutun gazining o'rtacha harorati:
j-O'rt _ Ltut
tu =
Г A-t" + tu
(6)
(7)
Tutun gazi uchun Reynold soni quyidagicha topiladi:
шtut'dekv ^-g^
Retut =
vtut
Tutun gazlarining oqim tezligi:
_ Gtut Mtut =
harakatlanadigan
(9) kanal
(10)
2(a+b) v '
Issiqlik berish koeffitsiyentini hisoblash uchun Nusselt soni quyidagi formuladan foydalaniladi [5]:
-■a-b
Tutun gazlari
ekvivalent diametri: w — a'b dekv =
Nutut
Vtut>.0,14
^tu t ^ ftsuv
= 1,55 • (Retut
• ei
Bunda Reynolds soni:
PTtut • * f
(11)
2
<0,1 el = 0,6(
RetufdekV
Retufdekv
■(1 + (12)
> 0,1 , et =
Retufdekv
2,5--l-)
Retufdekv
Agar Reynolds soni
1 qabul qilinadi [7].
Nusselt soni qiymatlari asosida issiqlik berish koeffitsiyenti quyidagicha aniqlanadi [8]:
ai= —- (13)
uekv
Qovurg'ali piroliz reaktori atrofidagi suvning issiqlik-texnik parametrlarini hisoblash tartibi 2-jadvalda keltirildi.
issiqlik uzatish koeffitsiyentini hisoblaymiz: 1 Vt
К =
1+1
a1 a2
= 9,1
m2 • °C
Qovurg'ali piroliz reaktoridan uzatilgan issiqlik miqdorini hisoblaymiz:
Qq = Kq(ttut - tsuv) • Fq = 1758 Vt Qovurg'asiz tekis yuzali piroliz reaktoridan uzatilgan issiqlik miqdorini aniqlaymiz:
Q = K(ttut - tsuv) -F = 1091 Vt Olib borilgan tadqiqotlar davomida takomillashtirilgan piroliz reaktorining asosiy
2-jadval
Qovurg'ali piroliz reaktori atrofidagi suvning issiqlik-texnik parametrlarini hisoblash tartibi.
T/r Parametr nomi Belgilanishi O'lchov birligi Hisoblash formulasi Adabiyot nomeri
1 Reaktorda suvning qizishida olingan issiqlik Q Vt Q Csuv ' ^psuv ' (^suv tsuv) [4]
2 Suvning o'rtacha harorati 4-0'rt L suv °C t' + t'' 4- 0' rt suv > Lsuv tsuv 2 [9]
3 Suvning massa bo'yicha sarfi &SUV kg s с Q Csuv c . (t'' -t' ) Psuv \Lsuv LsuvJ [5]
4 Suvning hajm bo'yicha sarfi Csuv m3 s с r csuv ш csuv >
5 Suv oqimining tezligi ^suv m s Csuv Csuv suv a' + b' na'(dq + 2Ssuv) [8]
6 Geometrik o'lchamlari a', b' m a' = 0,04m b' = n(dq + 2Ssuv)
7 Ekvivalent diametr dekv m a' • b' dekv = 2(a' + b')
8 Reley soni Ras - d3ex Ras = ,.2P ' &uv • • prs Vsuv [7]
9 Nusselt soni NUs - Nus = 0,5 • (Ras)025 • (aTtut)°,25 [2]
10 Issiqlik berish koeffitsiyenti Яг Vt/m2 ■°C Nus • As a2= н dexp [8]
Qovurg'ali reaktorning issiqlik hisobi natijalari
3-jadval
T/r Vt/m2 • °C К Vt/m2 • °C Q Vt a2 Vt/m2 • °C К Vt/m2 • °C Qq V
1 9,17 9,1 1091 1238 11,54 1758
Muhokama. Qovurg'ali piroliz reaktorinig
issiqlik uzatish koeffitsiyentini hisoblaymiz:
1 V К =—-- = 11,54-
-L + -L
a1- ф a2
m2-°C
Qovurg'asiz tekis yuzali piroliz reaktorinig
issiqlik hisob natijalari 3-jadvalga kiritildi.
Xulosa. Bajarilgan tadqiqon va hisob natijalari shuni ko'rsatadiki, reaktorning kons-truksiyasiga kiritilgan "qovurg'alar" issiqlik uzatish jarayonini faollashtitish imkonini beradi. Ya'ni,
www.srt-iournal.uz
139
^ = 1,26, = 1,61 ga teng bo'lib, natijada
issiqlik uzatish koeffitsiyenti 1,26 marta, uzatilgan issiqlik miqdori esa 1,61 martaga ortadi. Bajarilgan
tadqiqot natijalariga ko'ra reaktorda issiqlik uzatish yuzasini oshirilishi natijasida tutun gazlarini ik-kilamchi issiqligini utilizatsiya darajasi ortadi, reaktorning F.I.K ni oshirish imkoniyati yaratiladi.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
9.
10.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
Uzoqov G'.N., Davlonov X.A.. Gelioissiqxonalarning energiya tejamkor isitish tizimlari. Monografiya, - T.: «Voris-nashriyot», 2019. 144 bet.
В. В. Хасхачих, О. М. Ларина, Г. А. Сычев, Г. Я. Герасимов, В. М. Зайченко, Пиролитические методы термической переработки твердых коммунальных отходов, ТВТ, 2021, том 59, выпуск 3, 467-480.
Uzakov, G. N, Davlonov X. A, Rustamov S. Sh. Biomassa pirolizi tajribalarining mahsulot balansi tahlili. G. N. Uzakov. Muqobil energetika. - 2023. - Vol. 9, No. 2. - P. 48-55. Бухмиров В.В. Тепломассообмен: Учебник в 2-х т. T.I/ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иваново, 2023. - 364 с.
Совершенствование тепловой работы туннельных печей для обжига керамических изделий: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.14.04 / Ракутина Дарья Валериевна. - Иваново, 2006. - 26 с.
Таймаров М. А., Ахметова Р. В., Маргулис С. М., Касимова Л. И. Влияние кавитационной обработки на выгорание частиц мазута в топках котлов // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2018. №9-10. (дата обращения: 14.11.2024).
Терех А. М., Шаповал О. Е., Письменный Е. Н. Среднеповерхностный теплообмен в поперечно-омываемых коридорных пучках труб с разрезным спиральноленточным оребрением // Промышленная теплотехника. - 2001. - Т. 23 - № 1-2 - с. 35- 41. Юдин В.Ф. Теплообмен поперечно-оребренных труб. - Л.: Машиностроение, 1982. - 189 с. Письменный Е. Н., Терех А. М. Обобщенный метод расчета конвективного теплообмена поперечно-омываемых пучков труб с внешним кольцевым и спиральноленточным оребрением // Теплоэнергетика. - 1993. - № 5. - с. 52-56.
Tony B. Challenges and Opportunities in Fast Pyrolysis of Biomass: Part I, Johnson Matthey Technology Review, Volume 62, Issue 1, Jan 2018, p. 118 - 130.
11. Uzoqov.G.N., Rustamov.S.Sh. Biochiqindilarni qayta ishlash zarurati va mamlakatdagi biomassa xom ashyo zaxirasi. Educational Research in Universal Sciences ISSN: 2181-3515 Volume 2. Special issue 5. 2023.
12. Rustamov Suhrob Shuhrat o'g'li. Efficiency of Thermal Recycling of Biowaste in the Energy Supply System of Greenhouses. (2022). The Peerian Journal, 10, 5-9.
www.srt-iournal.uz 140
